Диссертация (1091353), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Данное обстоятельство способно115исказить направление разделяющей трещины, что может привести кснижению качества резки. Кроме того, при облучении металла мощнымлазером возможно проявление эффекта абляции и, как следствие, загрязненияпластины осевшим металлом.Также является недопустимым наличие на дорожках реза пленокфоторезиста или другого органического вещества. Такие пленки подвоздействием лазерного излучения могут вскипать, либо коагулировать, чтовызывает определенные трудности по удалению последствий этих явлений.Необходимость крепления приборной пластины сапфира на пленкуспутник связано с охлаждением зоны нагрева посредством распыляемогохладагента, что может привести к неконтролируемому разлету ужеразделенныхкристаллов.Пленка-спутникудерживаетразделенныекристаллы.Защита«лицевой»стороныприборнойпластиныполимернымпокрытием обусловлена особенностями сформированных на пластинеСВЧ МИСнагетероструктурахAlGaN/GaN.Покрытиеполимеромпредохраняет «воздушные мосты» и снижает риск выхода из строя МИСвследствие их повреждений.

Защита СВЧ МИС полимером осуществляласьсогласно описанному в третьей главе методу защиты. Перед началомразделения пластину необходимо надежно закрепить на ленте-спутнике снанесенным фоточувствительным адгезивом. Общепринятое решение длядисковой резки заключается в нанесении на лицевую сторону пластиныфоторезиста, которыймеханически защищает приборыот внешнихвоздействий. При резке же приборных пластин сапфира с изготовленными наних СВЧ МИС методом лазерного управляемого термораскалывания привыполнении ряда работ [93, 94, 119] были выявлены следующие проблемы: коагулирование резиста в месте реза; потеря адгезии фоторезиста; после шлифования и полирования до толщины 150 мкм и менеепластина выгибается более, чем на 100 мкм в лицевую сторону.116Исходя из вышеуказанных требований, было решено отказаться отиспользования фоторезистов в пользу полимера WaferBOND CR-200 иклеить пластину на пленку-спутник лицом вниз.

Несмотря на то, что в мирепри разделении пластины на кристаллы ее ориентируют преимущественнолицевой стороной вверх, что наиболее вероятно связано с трудоемкостьюподготовки обратной стороны пластины в случае резки при ориентациилицевой стороной вниз, в настоящей работе резка с обратной стороныобусловлена прежде всего стремлением сохранить максимальное количествогодных изделий СВЧ МИС.Резка с обратной стороны с использованием планаризации поверхностипри помощи защитного полимера WaferBOND CR-200, применяемого длязащиты СВЧ МИС при приклеивании приборных пластин сапфира и карбидакремния на диск-носитель перед операциями шлифования и полирования,избавляет от необходимости экспонирования и проявления фоторезиста сдорожек реза приборной пластины. Данная операция существенно повысилабы риск разрушения пластины, так как тонкую пластину, которая изгибаетсяот внутренних напряжений в пленке GaN, необходимо механически прижатьк фотошаблону, а пластина после шлифования и полирования имеет прогиббольший, чем условие применения степперов и контактной фотолитографиидля экспонирования дорожек реза на пластине [82].

Кроме того, послеэкспонирования фоторезиста, его необходимо проявить, то есть тонкаяпластина должна быть помещена, а затем извлечена из жидкости, что принеаккуратном обращении с ней способно вызвать повреждение пластины.Также после утонения пластина сапфира оказывается под воздействиемупругих напряжений, что в свою очередь повышает риск поврежденияпластины при приклеивании ее на пленку-спутник. Решение приклеиватьпластину на пленку-спутник «лицевой» поверхностью вниз делает монтажпластины на пленку-спутник более щадящим — при прикатке на пленкуспутник лицом вниз края пластины из-за прогиба не цепляются за пленкуспутник, что обеспечивает меньший риск повреждения пластины.117Таким образом, при резке приборной пластины сапфира с обратнойстороны повышается надежность операции вследствие следующих причин: не требуется проявлять дорожки реза в фоторезисте; меньше механического воздействия при приклеивании пластинына пленку-спутник; «лицевая» сторона надежно защищена в течение операции резки.Схематично порядок защиты полимером приборных пластин сапфира сизготовленными на них СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN передоперацией резки проиллюстрирован выше на рис.

35. При приклеиваниипластины на пленку-спутник отсутствуют шаги нанесения защитногофоторезиста и нанесение клеящего адгезива.Недостатком данного решения по резке приборной пластины сапфира собратной стороны является необходимость отмывки разделенных кристалловот планаризирующего полимера и рассортировка кристаллов вручную.Трудозатраты на отмывку и разбор кристаллов с отбраковкой дефектныхпосле операции резки приборных пластин сапфира методом ЛУТ занимают всреднем около двух рабочих дней для пластины диаметром 50 мм.Резка приборных пластин сапфира на кристаллы СВЧ МИС нагетероструктурахAlGaN/GaNосуществляласьвМосковскомтехнологическом университете под руководством директора физикотехнологическогоинститута,докторатехническихнаук,профессораКондратенко В.С.

При резке применялись отработанные и оптимальныережимы [120].Разделение пластин методом ЛУТ осуществляется путем локальногонагрева материала лазерным пучком, образуя напряжения сжатия, вслед залазерным пучком подается хладагент (воздушно-водяная смесь). Напряжениясжатияменяют знакна противоположный, образуются напряжениярастяжения, что приводит к образованию трещины.Длязарождениятрещинывпервомнаправлениинаноситсяпервоначальный дефект («надрез») длиной от 150 мкм, во втором118направлении для обеспечения качества и стабильности дефект наносится повсей длине реза. Для нанесения локальных надрезов длиной 150 мкм на краюпластины при резке в первом направлении и нанесения надрезов по всейдлине реза во втором направлении использовали УФ-лазер с длиной волныизлучения 355 нм.

Глубина надреза составляет 12-15 мкм, а ширина надреза— 8-10 мкм. Скорость резки приборной пластины сапфира методомлазерного управляемого термораскалывания составила 450 мм/сек.На рисунке 45 показан результат разделения сапфировых пластин наотдельные чипы методом лазерного управляемого термораскалывания,который обеспечивает высокое качество в первом и втором направлении.Рисунок 45.

Линии реза (1) пластины в первом направлении с помощью ЛУТСО2-лазером и линии реза (2) во втором направлении с предварительнымнадрезом УФ-лазером.Следует отметить, что при использовании метода ЛУТ можетвозникать ряд своеобразных дефектов, характерных для этого метода,которые показаны на рис. 46, а именно: отклонение трещины припоперечном резе от линии реза на 100 мкмнапряженном участке пластины.и прохождение трещины в119(а)(б)Рисунок 46. Дефекты разделения пластины на кристаллы методом ЛУТ.Отклонение трещины при поперечном резе от линии реза на 100 мкм (а).Прохождение трещины в напряженном участке пластины (б).

Увеличениемикроскопа х100, ширина дорожки реза 200 мкмНа фотографиях кромки кристалла (рис. 47, 48), сделанных припомощи растрового электронного микроскопа видно высокое качествокромки в первом и втором направлении.Рисунок 47. Фотография кромки кристалла приборной пластины сапфирапосле операции резки методом ЛУТ. На переднем плане кромка реза впервом направлении.120Рисунок 48. Фотография кромки кристалла приборной пластины сапфирапосле операции резки методом ЛУТ.

Показан результат надреза с обратнойстороны пластины УФ-лазером для реза во втором направлении.Вопрос поведения защитного полимера при разделении пластины накристаллыподвоздействиемлазеранепредставляетсяактуальнымвследствие того, что при позиционировании пластины в течение резкилицевой поверхностью вниз воздействие лазера попросту не проходитнастолько глубоко в тело пластины, чтобы оказать какое-либо влияние напленку защитного полимера.

Глубина надреза пластины под воздействиемлазерного луча, как видно по фотографиям кромки кристалла, полученным спомощью растрового электронного микроскопа, составляет 15 мкм, что приобщей толщине пластины 110-150 мкм не предполагает непосредственноговлияния на защитный полимер. Кроме того, при попытке выяснить вопросповедения пленки-спутника при резке приборных пластин различнымиметодами, не удалось обнаружить научных статей, освещающих даннуюпроблему, что, вероятно, свидетельствует о том, что предмет исследованияотсутствует.121В рамках государственного контракта № 13411.1400099.11.018 от02.04.2013г.

с Министерством промышленности и торговли РФ навыполнениеопытно-конструкторскойработы«Разработкакомплектамонолитных интегральных схем 5 мм диапазона длин волн» (шифр«Многоцветник-22») разработан комплект технологической документации напроцесс изготовления опытных образцов МИС 5 мм диапазона длин волн,которому присвоен децимальный номер КМНП.01100.012. Данный комплекттехнологической документации включает в себя технологический процессутонения и разделения приборных пластин сапфира на кристаллысверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурахAlGaN/GaNстермораскалывания.применениемПереченьметодаоперацийлазерногоуправляемоготехнологическогопроцессаутонения и разделения на кристаллы:1.

Характеристики

Список файлов диссертации